JP2007080561A - Simulation circuit for calculating arc period of fuse - Google Patents

Simulation circuit for calculating arc period of fuse Download PDF

Info

Publication number
JP2007080561A
JP2007080561A JP2005263626A JP2005263626A JP2007080561A JP 2007080561 A JP2007080561 A JP 2007080561A JP 2005263626 A JP2005263626 A JP 2005263626A JP 2005263626 A JP2005263626 A JP 2005263626A JP 2007080561 A JP2007080561 A JP 2007080561A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fuse
arc
circuit
value
unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2005263626A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4396897B2 (en
Inventor
Toru Tanaka
徹 田中
Mikio Yamazaki
幹夫 山崎
Hirotsugu Kawaguchi
博嗣 川口
Koji Terao
孝司 寺尾
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority to JP2005263626A priority Critical patent/JP4396897B2/en
Publication of JP2007080561A publication Critical patent/JP2007080561A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4396897B2 publication Critical patent/JP4396897B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a circuit capable of accurately simulating fusing time of a fuse built in a device and characteristics in an arc period immediately after a fuse fuses. <P>SOLUTION: This simulation circuit for calculating the arc period of the fuse includes a detector 16 for detecting a current flowing in the fuse built into the device, a first computing part 18 connected with the detector 16 and calculating fuse fusion energy, a second computing part 21 connected with the detector 16 and calculating diffusion energy, a comparing element 25 for comparing results of operations of the first and second computing parts, and an arc computing part 31 for measuring the arcing time during the arc period immediately after the fuse fusion and changes of the current flowing the fuse and the voltage at its ends. When the comparing element 25 detects that the fuse has reached the fusing time, the arc computing part 31 is connected between the device and the detector 16. And changes of the current and the voltage are accurately simulated immediately after the fuse fuses. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、ヒューズ溶断時のアーク期間における特性、すなわちアーク時間と、そのとき変化する電圧電流特性を正確に算出するシミュレーション回路に関する。   The present invention relates to a simulation circuit that accurately calculates characteristics in an arc period when a fuse is blown, that is, arc time and voltage-current characteristics that change at that time.

従来のシミュレーション用ヒューズモデルでは、実際にヒューズの遮断試験を行って電流と電圧の変化を測定し、測定して得られた電流と電圧の変化から、ヒューズ抵抗の時間変化を算出していた。そしてヒューズを時間とともに変化する抵抗としてモデル化してシミュレータに組み込んでいた。   In a conventional simulation fuse model, a fuse interruption test is actually performed to measure changes in current and voltage, and a change in fuse resistance with time is calculated from changes in current and voltage obtained by measurement. The fuse was modeled as a resistance that changes with time and incorporated into the simulator.

図3に、ヒューズを通過した電流と電圧波形から算出したヒューズの抵抗変化の一例を示す。このようなデータは、実験によって得られる。すなわち、ヒューズの定格容量、金属の組成や構造が変わる度毎に実験を行ない、ヒューズ溶断時における抵抗変化のデータを得る必要がある。
溶断時間の算出に関しては、図4のヒューズ試験回路を用いてヒューズに流れる電流を計算する。
FIG. 3 shows an example of the resistance change of the fuse calculated from the current and voltage waveform that has passed through the fuse. Such data is obtained by experiment. In other words, it is necessary to conduct an experiment each time the rated capacity of the fuse, the composition and structure of the metal change, and obtain data on resistance change when the fuse is blown.
Regarding the calculation of the fusing time, the current flowing through the fuse is calculated using the fuse test circuit of FIG.

図4において、11は直流電源、12は抵抗、13はインダクタンス、27はヒューズ、28はスイッチである。
ヒューズ27に蓄積されるエネルギー、すなわち熱量積分値が、ヒューズ27が溶断する基準となるエネルギー(許容エネルギー)に達した時を溶断時間とする方法がある。特にヒューズ27の抵抗を一定として、ヒューズ27に流れる電流を積分した値であるジュール積分値で表すことが多い。
まずヒューズ27に蓄積されるエネルギーであるジュール積分値W1を求める。短絡スイッチを投入する時刻をt=0とする。t秒後の電流i(t)は、(1)式で表される。

Figure 2007080561
ここで、Rはヒューズ抵抗を含む回路抵抗、Lはケーブルインダクタンス、Eは電源電圧である。(1)式をi(t)について解くと、(2)式になる。
Figure 2007080561
(2)式を用いることより、ジュール積分値W1は(3)式で表される。
Figure 2007080561
In FIG. 4, 11 is a DC power source, 12 is a resistor, 13 is an inductance, 27 is a fuse, and 28 is a switch.
There is a method of setting the fusing time when the energy accumulated in the fuse 27, that is, the integrated value of heat reaches the reference energy (allowable energy) for fusing the fuse 27. In particular, in many cases, the resistance of the fuse 27 is constant, and the Joule integral value which is a value obtained by integrating the current flowing through the fuse 27 is often expressed.
First, a Joule integral value W1 which is energy stored in the fuse 27 is obtained. The time when the shorting switch is turned on is t = 0. The current i (t) after t seconds is expressed by equation (1).
Figure 2007080561
Here, R is a circuit resistance including a fuse resistance, L is a cable inductance, and E is a power supply voltage. When equation (1) is solved for i (t), equation (2) is obtained.
Figure 2007080561
By using the equation (2), the Joule integral value W1 is expressed by the equation (3).
Figure 2007080561

一方、許容エネルギーの値W2は、メーカーから出されているカタログ値の一部分を使用することが多い。通信用に使用されるヒューズ27は約10ms以内で遮断する程度の大きな電流の場合、許容エネルギー値は溶断時間に依存せず一定であることが多い。そのために、W2は定数とみなすことができる。
W1=W2となる時間tが、溶断時間である。図5にヒューズ溶断時間を説明するグラフを示す。このグラフには、許容エネルギー値と、あるインダクタンス値と抵抗値を(3)式の右辺に代入して得られるジュール積分値の時間変化を示している。許容エネルギー値と、計算により求めた熱量積分値との交点が溶断時間となる。
以上の解法は、ヒューズ27が約10ms以内で溶断する程度の大きな通過電流である時のみ成り立つ。ヒューズ27への通過電流が小さい時、すなわち溶断時間が長くなると、許容エネルギー値も時間とともに変化するので、計算が複雑になる。また回路定数が変わったときは、そのつどジュール積分値、溶断時間を導出する。そしてヒューズスイッチにこの値を投入してシミュレーション回路を組む必要が出てくる。
しかもヒューズ27を大規模給電系回路に組み込んだ場合には、複数の回路素子の間の相互作用が強くなる。そのために、図4に示す単純回路のパラメータを用いて、ヒューズ溶断時間を解析することはできない。
On the other hand, the allowable energy value W2 often uses a part of the catalog value provided by the manufacturer. In the case where the fuse 27 used for communication has a current large enough to be interrupted within about 10 ms, the allowable energy value is often constant regardless of the fusing time. Therefore, W2 can be regarded as a constant.
The time t when W1 = W2 is the fusing time. FIG. 5 shows a graph for explaining the fuse blowing time. This graph shows the time change of the Joule integral value obtained by substituting an allowable energy value, a certain inductance value, and a resistance value into the right side of Equation (3). The intersection of the allowable energy value and the calorific integral value obtained by calculation is the fusing time.
The above solution is valid only when the fuse 27 has a large passing current enough to blow within about 10 ms. When the passing current to the fuse 27 is small, that is, when the fusing time is lengthened, the allowable energy value changes with time, and the calculation becomes complicated. Also, whenever the circuit constant changes, the joule integral value and fusing time are derived. Then, it becomes necessary to build a simulation circuit by inputting this value into the fuse switch.
In addition, when the fuse 27 is incorporated in a large-scale power supply system circuit, the interaction between a plurality of circuit elements is strengthened. For this reason, it is impossible to analyze the fuse blow time using the parameters of the simple circuit shown in FIG.

図6に単純回路(図4)と大規模給電系回路におけるヒューズ27を通過する電流の違いを示す。短絡回路に含まれるインダクタンス値と抵抗値が同じでも、単純回路に比べて大規模給電回路の電流増加率は小さく、定常状態の電流値も小さいことがわかる。従って、単純回路と大規模給電系回路では、許容エネルギー値に達する時間、すなわち溶断時間も溶断時直前の通過電流も異なってしまう。   FIG. 6 shows the difference in current passing through the fuse 27 in the simple circuit (FIG. 4) and the large-scale power feeding system circuit. It can be seen that even if the inductance value and resistance value included in the short circuit are the same, the current increase rate of the large-scale power feeding circuit is small and the current value in the steady state is also small compared to the simple circuit. Therefore, the time for reaching the allowable energy value, that is, the fusing time and the passing current immediately before fusing differ between the simple circuit and the large-scale power feeding system circuit.

かかる課題を解決する手段として、本発明者は、ヒューズ溶断時間シミュレーション回路を別途特許出願している(特願2005−86013号)。この回路は、回路に流れる電流を検出する検出部と、この検出部に直列に接続されて検出開始スイッチがONの時にヒューズ溶断エネルギーを算出する第1の演算部と、この第1の演算部と並列に接続されて前記検出開始スイッチがONの時の放散エネルギーを算出する第2の演算部と、前記第1,第2の演算部の演算結果を比較する比較部と、対象となる装置のヒューズと代替されてヒューズの状態を模擬するヒューズスイッチとを備え、不完全短絡時に生じた変動電流がしきい値以上の場合に前記検出開始スイッチをONさせ且つ変動電流がしきい値以下の場合に前記検出開始スイッチがOFFすることを特徴とするものである。   As means for solving such a problem, the present inventor has filed a patent application separately for a fuse fusing time simulation circuit (Japanese Patent Application No. 2005-86013). The circuit includes a detection unit that detects a current flowing through the circuit, a first calculation unit that is connected in series to the detection unit and calculates fuse fusing energy when the detection start switch is ON, and the first calculation unit A second calculation unit that is connected in parallel to calculate the dissipated energy when the detection start switch is ON, a comparison unit that compares the calculation results of the first and second calculation units, and a target device And a fuse switch that simulates the state of the fuse, and when the fluctuation current generated at the time of the incomplete short-circuit is equal to or greater than a threshold value, the detection start switch is turned on and the fluctuation current is equal to or less than the threshold value. In this case, the detection start switch is turned off.

この回路図を図7に示すとともに以下にその動作を説明する。
直流電源11、抵抗12、インダクタンス13、短絡スイッチ14、ヒューズで一つの装置が構成されている。図7の回路では、ヒューズをヒューズスイッチ15と検出部16から成る直列回路に置き換えている。そしてヒューズ、すなわち代替されたヒューズスイッチ15を流れる電流を測定する。またヒューズを含む装置全体の抵抗値並びにインダクタンス値は、それぞれ抵抗12、インダクタンス13の一つのブロックにまとめている。
第1の演算部18は演算部19と積分部20とを備え、第2の演算部21は比較部22と演算遮断スイッチ23と演算部24とを備えている。
初めは短絡スイッチ14がOFF、ヒューズスイッチ15がONである。短絡スイッチ14をONにして回路に電流を流すと、その電流を検出部16が検出し、電圧V0に変換して出力する。
The circuit diagram is shown in FIG. 7 and the operation thereof will be described below.
A DC power supply 11, a resistor 12, an inductance 13, a short-circuit switch 14, and a fuse constitute one device. In the circuit of FIG. 7, the fuse is replaced with a series circuit including a fuse switch 15 and a detection unit 16. Then, the current flowing through the fuse, that is, the replaced fuse switch 15 is measured. In addition, the resistance value and the inductance value of the entire device including the fuse are grouped into one block of the resistor 12 and the inductance 13, respectively.
The first calculation unit 18 includes a calculation unit 19 and an integration unit 20, and the second calculation unit 21 includes a comparison unit 22, a calculation cutoff switch 23, and a calculation unit 24.
Initially, the short-circuit switch 14 is OFF and the fuse switch 15 is ON. When the short-circuit switch 14 is turned on and a current is passed through the circuit, the detection unit 16 detects the current, converts it to a voltage V 0 and outputs it.

ヒューズにエネルギーが蓄積されるしきい値をVthとする。V0>Vthのときは溶断モードであり、検出開始スイッチ17を第1の演算部18に接続する。このとき、第1の演算部18の演算部19で2乗して、溶断値Vmを求める。更に演算部19の演算開始時間を0秒とすると、積分部20は0秒からある時間t秒まで積分して、溶断累積値V1(t1)を導出する。比較部25では、ヒューズのカタログ値V2と溶断累積値V1(t1)とを比較して、それらの差である実効累積値V3(=V2-V1)を導出する。
ここで、カタログ値V2は、メーカーで出されているヒューズの溶断時間と溶断電流の関係によりジュール積分値として容易に導き出すことができる。V3の値がプラスであれば溶断前と判断し、引き続き電流検出する。
The threshold value for storing energy in the fuse is defined as Vth . When V 0 > V th , it is a fusing mode, and the detection start switch 17 is connected to the first calculation unit 18. At this time, the calculation unit 19 of the first calculation unit 18 squares to obtain the fusing value V m . Further, assuming that the calculation start time of the calculation unit 19 is 0 second, the integration unit 20 integrates from 0 second to a certain time t 1 second, and derives the fusing cumulative value V 1 (t 1 ). The comparison unit 25 compares the fuse catalog value V 2 with the fusing cumulative value V 1 (t 1 ), and derives an effective cumulative value V 3 (= V 2 −V 1 ) that is the difference between them.
Here, catalog value V 2 can be easily derived as the I2t by relationship issued by that fusing time with the fusing current of the fuse manufacturer. The value of V 3 is judged that the blow if it is positive, to continue current detection.

更に時間が経過してV3=0となったときに、ヒューズスイッチ15をオープン(OFF)する。従って、V3=0となる時間が溶断時間となる。
短絡スイッチ14をONにした後の検出部16から出力される電圧V0がしきい値Vth以下の場合(V0≦Vth)には、検出開始スイッチ17を第2の演算部21に接続して、ヒューズに蓄積されるエネルギーを放散(放出)するモードとなる。
第2の演算部21では、放散するエネルギーを算出する。比較部22で、しきい値Vthと検出部16から出力される電圧V0との差Vd1(=Vth-V0)を算出する。差Vd1がプラスのときは、演算遮断スイッチ23をONにして、その値を演算部24に出力する。演算部24では、得られた値を2乗し、-1を掛けることにより放散値Vdを計算して、第1の演算部の積分部20に出力する。
V0>Vthのときは溶断モードとなり、プラスの値である溶断値Vmが積分部20で累積されて、ヒューズに蓄積されるエネルギーを増加させていく。
Further, when time passes and V 3 = 0, the fuse switch 15 is opened (OFF). Therefore, the time when V 3 = 0 is the fusing time.
When the voltage V 0 output from the detection unit 16 after turning on the short-circuit switch 14 is equal to or lower than the threshold value V th (V 0 ≦ V th ), the detection start switch 17 is connected to the second calculation unit 21. It connects and becomes the mode which dissipates (releases) the energy stored in the fuse.
In the 2nd calculating part 21, the energy to dissipate is calculated. The comparison unit 22 calculates a difference V d1 (= V th −V 0 ) between the threshold value V th and the voltage V 0 output from the detection unit 16. When the difference V d1 is positive, the calculation cutoff switch 23 is turned on and the value is output to the calculation unit 24. The computing unit 24 calculates the divergence value V d by squaring the obtained value and multiplying by −1, and outputs it to the integrating unit 20 of the first computing unit.
When V 0 > V th , the fusing mode is entered, and the fusing value V m, which is a positive value, is accumulated by the integrating unit 20 to increase the energy accumulated in the fuse.

一方、V0≦Vthのときは放散モードとなり、マイナスの値である放散値Vdが積分器20で累積され、ヒューズに蓄積されたエネルギーを減少させていくこととなる。その減少する値は、ヒューズを通過する電流を変換した電圧V0と、しきい値Vthとの差分を元にしているため、通過する電流に応じて放散量が変化することとなる。すなわち、変換された電圧がしきい値よりも小さいが差分が小さい場合には、放散量が少なくなる。逆に差分が大きい場合には、放散量も大きくなる。 On the other hand, when V 0 ≦ V th , the dissipation mode is set, and the negative dissipation value V d is accumulated by the integrator 20 to reduce the energy accumulated in the fuse. The decreasing value is based on the difference between the voltage V 0 obtained by converting the current passing through the fuse and the threshold value V th, and the amount of dissipation changes according to the passing current. That is, when the converted voltage is smaller than the threshold value but the difference is small, the amount of dissipation is reduced. Conversely, when the difference is large, the amount of radiation also increases.

以上説明したヒューズ溶断時間シミュレーション回路を用いることにより、装置に組み込むヒューズの溶断時間を正確に求めることができる。
図8に、図7に示した回路を用いてシミュレーションした結果と、装置にヒューズを組み込んで実験した結果を比較したグラフである。図8(a)はヒューズを通過する電流を比較したグラフ、図8(b)はヒューズ両端の電圧を比較したグラフである。ヒューズが溶断に至るまではよく一致しているが、ヒューズが溶断した点(溶断点)からヒューズ通過電流が0となり遮断に至るまでの期間、すなわちアーク期間に入ったときにはシミュレーションできなくなることがわかる。しかしながら、ヒューズが溶断した直後に電流、電圧が過渡的に変化することで他の通信装置に悪影響を及ぼす場合がある。
更にヒューズを時間の経過と共に変化する可変抵抗として、シミュレーションする方法もある。図9にヒューズを可変抵抗26にモデル化した回路図を示す。例えば断面積38mm2、長さ10mのCFDケーブルに直流電源11、短絡スイッチ14、ヒューズを接続する。12、13は、該CFDケーブルの抵抗値、インダクタンス値に対応する抵抗、インダクタンスである。短絡スイッチ14をONにしてからのヒューズの抵抗値の変化を測定する。
By using the fuse fusing time simulation circuit described above, the fusing time of the fuse incorporated in the apparatus can be accurately obtained.
FIG. 8 is a graph comparing the result of simulation using the circuit shown in FIG. 7 and the result of experiment with a fuse incorporated in the apparatus. FIG. 8A is a graph comparing the current passing through the fuse, and FIG. 8B is a graph comparing the voltage across the fuse. Although it agrees well until the fuse blows, it can be understood that simulation cannot be performed during the period from the point where the fuse is blown (melting point) until the fuse passing current becomes 0 and the fuse is blown, that is, during the arc period. . However, there are cases where other communication devices are adversely affected by transient changes in current and voltage immediately after the fuse is blown.
Further, there is a method of simulating the fuse as a variable resistor that changes with time. FIG. 9 shows a circuit diagram in which a fuse is modeled as a variable resistor 26. For example, a DC power supply 11, a short-circuit switch 14, and a fuse are connected to a CFD cable having a cross-sectional area of 38 mm 2 and a length of 10 m. Reference numerals 12 and 13 denote resistance and inductance corresponding to the resistance value and inductance value of the CFD cable. The change in the resistance value of the fuse after the short-circuit switch 14 is turned on is measured.

しかし一つの系で測定したヒューズの抵抗値の変化のデータを、そのまま他の系に接続した場合のシミュレーションに利用することはできない。   However, the data of the change in resistance value of the fuse measured in one system cannot be used for the simulation when it is connected to another system as it is.

図10にそれを説明するためのグラフを示す。
図10(a)、(b)は、断面積38mm2、長さ10mのCFDケーブルにヒューズを接続したときのシミュレーション値と実験値との比較結果を示す。この場合は、シミュレーション値と実験値はよく一致している。
図10(c)、(d)は、断面積325mm2、長さ10mのCFDケーブルにヒューズを接続して実験した結果と、比較したものである。ヒューズ通過電流、溶断時間、跳ね上がり電圧が大きく異なっている。これはケーブルの断面積が変わると、ケーブルの寄生抵抗値とインダクタンス値が変化し、各特性に影響を及ぼすためである。
FIG. 10 shows a graph for explaining it.
FIGS. 10A and 10B show comparison results between simulation values and experimental values when a fuse is connected to a CFD cable having a cross-sectional area of 38 mm 2 and a length of 10 m. In this case, the simulation value and the experimental value are in good agreement.
FIGS. 10C and 10D are a comparison with the results of experiments conducted by connecting a fuse to a CFD cable having a cross-sectional area of 325 mm 2 and a length of 10 m. The fuse passing current, fusing time, and jumping voltage are greatly different. This is because when the cross-sectional area of the cable changes, the parasitic resistance value and inductance value of the cable change and affect each characteristic.

本発明は、装置に組み込まれたヒューズの溶断時間と共に、ヒューズが溶断した直後のアーク期間における特性も正確にシミュレーションできる回路を提供しようとするものである。   The present invention seeks to provide a circuit capable of accurately simulating the characteristics during the arc period immediately after the fuse is blown, as well as the blow time of the fuse incorporated in the apparatus.

本発明(1)は、装置に組み込まれるヒューズに流れる電流を検出する検出部と、該検出部に接続されてヒューズ溶断エネルギーを算出する第1の演算部と、該検出部に接続されて放散エネルギーを算出する第2の演算部と、該第1、第2演算部の演算結果を比較する比較部と、ヒューズ溶断直後のアーク期間におけるアーク時間と、ヒューズを流れていた電流や該ヒューズの両端の電圧の変化を算出するアーク演算部とを有することを特徴とするヒューズのアーク期間算出用シミュレーション回路である。   The present invention (1) includes a detection unit that detects a current flowing in a fuse incorporated in a device, a first calculation unit that is connected to the detection unit and calculates fuse fusing energy, and is connected to the detection unit and dissipates. A second calculation unit for calculating energy, a comparison unit for comparing calculation results of the first and second calculation units, an arc time in an arc period immediately after the fuse is blown, a current flowing through the fuse, A simulation circuit for calculating an arc period of a fuse, comprising: an arc calculation unit that calculates a change in voltage at both ends.

本発明(2)は、前記アーク演算部はダイオードを有することを特徴とする本発明(1)のヒューズのアーク期間算出用シミュレーション回路である。   The present invention (2) is the simulation circuit for calculating the arc period of the fuse according to the present invention (1), wherein the arc calculation unit includes a diode.

本発明(1)の回路によれば、装置に組み込まれたヒューズの溶断時間と共に、ヒューズが溶断した直後のアーク期間における特性、すなわちアーク時間と、そのとき変化する電圧電流特性も正確にシミュレーションできる。本回路で測定した結果を用いることにより、例えばアーク期間において電圧の跳ね上がりが大きいと過電圧の伝搬が生じ、他系の通信装置に影響を及ぼしたり、溶断時間が長いと他系の通信装置の電圧低下期間が長くなり装置停止が生じることが考えられるため、他の通信装置を保護するための補償回路の設計等を、容易に行なうことができる。
本発明(2)によれば、ヒューズが溶断してその両端の電圧が急激に低下するときの特性も正確にシミュレーションすることができる。
According to the circuit of the present invention (1), the characteristics in the arc period immediately after the fuse is blown, that is, the arc time and the voltage-current characteristics that change at that time can be accurately simulated together with the fusing time of the fuse incorporated in the apparatus. . By using the results measured with this circuit, for example, if the voltage jump is large during the arc period, overvoltage propagation occurs, affecting other communication devices, and if the fusing time is long, the voltage of the other communication device Since it is conceivable that the decrease period becomes longer and the apparatus is stopped, it is possible to easily design a compensation circuit for protecting other communication apparatuses.
According to the present invention (2), it is possible to accurately simulate the characteristics when the fuse is blown and the voltage at both ends of the fuse is rapidly reduced.

図1に本発明の実施の形態に係るヒューズのアーク期間算出用シミュレーション回路を示す。このヒューズのアーク期間算出用シミュレーション回路は、装置に組み込まれるヒューズに流れる電流を検出する検出部16と、検出部16に接続されてヒューズ溶断エネルギーを算出する第1の演算部18と、検出部16に接続されて放散エネルギーを算出する第2の演算部21と、第1、第2演算部18、21の演算結果を比較する比較部25と、ヒューズ溶断直後のアーク期間におけるアーク時間と、ヒューズを流れていた電流や該ヒューズの両端の電圧の変化を測定するアーク演算部31とを有する。   FIG. 1 shows a simulation circuit for calculating an arc period of a fuse according to an embodiment of the present invention. The simulation circuit for calculating the arc period of the fuse includes a detection unit 16 that detects a current flowing in a fuse incorporated in the apparatus, a first calculation unit 18 that is connected to the detection unit 16 and calculates fuse fusing energy, and a detection unit. 16, the second calculation unit 21 that calculates the dissipated energy, the comparison unit 25 that compares the calculation results of the first and second calculation units 18 and 21, the arc time in the arc period immediately after the fuse is blown, An arc calculation unit 31 that measures changes in the current flowing through the fuse and the voltage across the fuse.

以下本形態をより詳細に説明する。
なお、前述した図7と同じものは、同一符号で示す。これは図7に示した回路にアーク演算部31を追加すると共に、ヒューズスイッチ15をアーク算出切り替えスイッチ36に置き換えている。
アーク演算部31では、アーク用コンデンサ32、アーク用抵抗33、アーク用ダイオード34が直列に接続されている。またアーク用ダイオード34と並列に、シミュレーションエラーを防ぎ、数値計算上の収束性を向上することができる抵抗35が接続されている。
ヒューズを装置に組み込んで該装置を動作させてからヒューズが溶断するまでの時間をシミュレーションするときは、アーク算出切り替えスイッチ36は、アーク演算部31を介さないで直接検出部16に接続される。そして短絡スイッチ14をONにして、測定を開始する。
Hereinafter, this embodiment will be described in more detail.
In addition, the same thing as FIG. 7 mentioned above is shown with the same code | symbol. In this circuit, an arc calculation unit 31 is added to the circuit shown in FIG. 7, and the fuse switch 15 is replaced with an arc calculation changeover switch 36.
In the arc calculation unit 31, an arc capacitor 32, an arc resistor 33, and an arc diode 34 are connected in series. In parallel with the arc diode 34, there is connected a resistor 35 that can prevent a simulation error and improve the convergence in numerical calculation.
When simulating the time from when the fuse is incorporated into the apparatus and the apparatus is operated until the fuse is blown, the arc calculation changeover switch 36 is directly connected to the detection section 16 without the arc calculation section 31 being interposed. Then, the short-circuit switch 14 is turned on to start measurement.

回路に流れる電流を検出部16が検出し、電圧V0に変換する。電圧V0がしきい値より大きいとき、すなわちV0>Vthのときは、溶断モードとなり、検出スイッチ17を第1の演算部18に接続する。演算部19で電圧V0を2乗して溶断値Vmを求め、積分部20でこの溶断値Vmを累積する。電圧V0がしきい値Vth以下のとき、すなわちV0≦Vthのときは、放散モードとなり、検出スイッチ17を第2の演算部21に接続する。比較部22で、しきい値Vthと電圧V0との差Vd1(=Vth-V0)を算出する。演算部24で差Vd1を2乗して-1を掛けることにより放散値Vdを計算し、積分器20で累積する。比較部25で累積された値V1とヒューズのカタログ値V2とを比較して実効累積値V3(=V2-V1)を計算し、ヒューズの溶断時間に達したか否かをチェックする。V3=0となった時間が、ヒューズの溶断時間である。 The detection unit 16 detects the current flowing through the circuit and converts it into a voltage V 0 . When the voltage V 0 is larger than the threshold value, that is, when V 0 > Vth, the fusing mode is set, and the detection switch 17 is connected to the first arithmetic unit 18. The calculation unit 19 squares the voltage V 0 to obtain the fusing value V m , and the integrating unit 20 accumulates the fusing value V m . When the voltage V 0 is less than or equal to the threshold value V th , that is, when V 0 ≦ V th , the dissipation mode is set, and the detection switch 17 is connected to the second arithmetic unit 21. The comparison unit 22 calculates a difference V d1 (= V th −V 0 ) between the threshold value V th and the voltage V 0 . The computing unit 24 squares the difference V d1 and multiplies it by −1 to calculate the diffused value V d and accumulates it in the integrator 20. The value V 1 accumulated in the comparison unit 25 is compared with the catalog value V 2 of the fuse to calculate the effective accumulated value V 3 (= V 2 −V 1 ), and whether or not the fuse fusing time has been reached. To check. The time when V 3 = 0 is the fusing time of the fuse.

比較部25で溶断時間に達したことを検出したときは、アーク算出切り替えスイッチ36をアーク演算部31に切り替える。そしてヒューズ溶断後の電流の変化等をシミュレーションする。
実際に装置にヒューズを装着し、該ヒューズが溶断したときの電流の変化等から、予め容量値、抵抗値等を計算しておく。これらの値に対応するコンデンサ32、抵抗33を用いてアーク演算部31を構成することにより、ヒューズ溶断後の電流の変化等を正確にシミュレーションすることができる。
また図1に示した回路では、アーク用ダイオード34と抵抗35の並列回路を接続している。ヒューズが切断して電流が流れなくなる瞬間には、該ヒューズの両端の電圧は急激に変化する。これはダイオード34を用いることで、シミュレーションすることができる。
When the comparison unit 25 detects that the fusing time has been reached, the arc calculation changeover switch 36 is switched to the arc calculation unit 31. Then, a change in current after the fuse is blown is simulated.
A fuse is actually attached to the apparatus, and a capacitance value, a resistance value, and the like are calculated in advance from a change in current when the fuse is blown. By configuring the arc calculation unit 31 using the capacitor 32 and the resistor 33 corresponding to these values, it is possible to accurately simulate a change in current after the fuse is blown.
In the circuit shown in FIG. 1, a parallel circuit of an arc diode 34 and a resistor 35 is connected. At the moment when the fuse is cut and no current flows, the voltage across the fuse changes abruptly. This can be simulated by using the diode 34.

図2に、前記の2種類のCFDケーブルにヒューズを接続し、本発明の回路を用いてシミュレーションしたグラフを示す。図2(a)、(b)は断面積38mm2、長さ10mのケーブルにヒューズを接続したもの、図2(c)、(d)は断面積325mm2、長さ10mもケーブルにヒューズを接続したものである。両方とも、シミュレーション値と実験値がよく一致している。 FIG. 2 shows a graph in which a fuse is connected to the two types of CFD cables and simulation is performed using the circuit of the present invention. 2 (a) and 2 (b) show a fuse with a cable with a cross-sectional area of 38mm 2 and a length of 10m. Figures 2 (c) and 2 (d) show a cross-sectional area of 325mm 2 and a cable with a length of 10m with a fuse. Connected. In both cases, the simulated and experimental values are in good agreement.

(アーク演算部の変形例)
アーク演算部31はアナログ回路を用いて示したが、CPU等を用いてプログラミングし、デジタル的に処理するようにしてもよい。この場合、容量値、抵抗値等の設定が容易になり、様々な装置に組み込まれたヒューズの特性のシミュレーションを簡単に行なうことができる。
(Modification of arc calculation unit)
Although the arc calculation unit 31 is shown using an analog circuit, it may be programmed using a CPU or the like and processed digitally. In this case, setting of a capacitance value, a resistance value, etc. is facilitated, and simulation of characteristics of fuses incorporated in various devices can be easily performed.

本発明の一実施例であるアーク期間算出用シミュレーション回路の回路図である。It is a circuit diagram of the simulation circuit for arc period calculation which is one Example of this invention. 本発明によるアーク期間算出用シミュレーション回路を用いてシミュレーションした結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result simulated using the simulation circuit for arc period calculation by this invention. ヒューズを通過した電流と電圧波形から算出したヒューズの抵抗変化の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the resistance change of the fuse computed from the electric current and voltage waveform which passed through the fuse. 従来のヒューズ溶断時間を求めるためのヒューズ試験回路図である。It is a fuse test circuit diagram for calculating | requiring the conventional fuse fusing time. ヒューズ溶断時間を説明するグラフである。It is a graph explaining fuse fusing time. 単純回路と大規模給電系の2つの回路でヒューズを流れる電流が異なることを説明するグラフである。It is a graph explaining that the electric current which flows through a fuse differs in two circuits of a simple circuit and a large-scale electric power feeding system. 先願に係るヒューズ溶断シミュレーション回路の回路図である。It is a circuit diagram of the fuse blow simulation circuit concerning a prior application. 図7に示すヒューズ溶断シミュレーション回路を用いてシミュレーションした結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result simulated using the fuse fusing simulation circuit shown in FIG. ヒューズを可変抵抗にモデル化してシミュレーションする方法を説明するための回路図である。It is a circuit diagram for demonstrating the method of modeling and modeling a fuse to a variable resistance. ヒューズを可変抵抗にモデル化してシミュレーションした結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of having modeled a fuse into variable resistance and simulating.

符号の説明Explanation of symbols

11:直流電源
12:抵抗
13:インダクタンス
14:短絡スイッチ
15:ヒューズスイッチ
16:検出部
17:検出開始スイッチ
18:第1の演算部
19:演算部
20:積分部
21:第2の演算部
22:比較部
23:演算遮断スイッチ
24:演算部
25:比較部
26:可変抵抗
27:ヒューズ
28:スイッチ
31:アーク演算部
32:アーク用コンデンサ
33:アーク用抵抗
34:アーク用ダイオード
35:抵抗
11: DC power supply 12: resistor 13: inductance 14: short circuit switch 15: fuse switch 16: detection unit 17: detection start switch 18: first calculation unit 19: calculation unit 20: integration unit 21: second calculation unit 22 : Comparator 23: Computation cutoff switch 24: Computation unit 25: Comparison unit 26: Variable resistor 27: Fuse 28: Switch 31: Arc computation unit 32: Arc capacitor 33: Arc resistor 34: Arc diode 35: Resistor

Claims (2)

装置に組み込まれるヒューズに流れる電流を検出する検出部と、該検出部に接続されてヒューズ溶断エネルギーを算出する第1の演算部と、該検出部に接続されて放散エネルギーを算出する第2の演算部と、該第1、第2演算部の演算結果を比較する比較部と、ヒューズ溶断直後のアーク期間におけるアーク時間と、ヒューズを流れていた電流や該ヒューズの両端の電圧の変化を算出するアーク演算部とを有することを特徴とするヒューズのアーク期間算出用シミュレーション回路。 A detection unit that detects a current flowing through a fuse incorporated in the apparatus; a first calculation unit that is connected to the detection unit to calculate fuse fusing energy; and a second unit that is connected to the detection unit and calculates dissipation energy. The calculation unit, the comparison unit that compares the calculation results of the first and second calculation units, the arc time in the arc period immediately after the fuse is blown, the current flowing through the fuse and the change in the voltage across the fuse are calculated. A simulation circuit for calculating an arc period of a fuse. 前記アーク演算部はダイオードを有することを特徴とする請求項1記載のヒューズのアーク期間算出用シミュレーション回路。
The simulation circuit for calculating an arc period of a fuse according to claim 1, wherein the arc calculation unit includes a diode.
JP2005263626A 2005-09-12 2005-09-12 Simulation circuit for calculating the arc period of a fuse Expired - Fee Related JP4396897B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005263626A JP4396897B2 (en) 2005-09-12 2005-09-12 Simulation circuit for calculating the arc period of a fuse

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005263626A JP4396897B2 (en) 2005-09-12 2005-09-12 Simulation circuit for calculating the arc period of a fuse

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2007080561A true JP2007080561A (en) 2007-03-29
JP4396897B2 JP4396897B2 (en) 2010-01-13

Family

ID=37940656

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005263626A Expired - Fee Related JP4396897B2 (en) 2005-09-12 2005-09-12 Simulation circuit for calculating the arc period of a fuse

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4396897B2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010246284A (en) * 2009-04-07 2010-10-28 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Current distribution device and dc blocker
CN111579977A (en) * 2020-05-13 2020-08-25 河南省高压电器研究所有限公司 Method for measuring arcing time of circuit breaker
WO2022224320A1 (en) * 2021-04-19 2022-10-27 日本電信電話株式会社 Information processing device, fuse selection method, and program

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107561435B (en) * 2017-08-31 2020-07-07 中国南方电网有限责任公司 Circuit breaker arcing time distinguishing method and system based on volt-ampere characteristics

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010246284A (en) * 2009-04-07 2010-10-28 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Current distribution device and dc blocker
CN111579977A (en) * 2020-05-13 2020-08-25 河南省高压电器研究所有限公司 Method for measuring arcing time of circuit breaker
WO2022224320A1 (en) * 2021-04-19 2022-10-27 日本電信電話株式会社 Information processing device, fuse selection method, and program

Also Published As

Publication number Publication date
JP4396897B2 (en) 2010-01-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4396897B2 (en) Simulation circuit for calculating the arc period of a fuse
CN105359245B (en) Electronic protection circuit and the method for controlling electronic protection circuit
US20210390238A1 (en) Simulation and analysis of circuit designs
KR100413701B1 (en) Electric wiring simulation device and recording medium recording simulation program for electric wiring simulation device
Tian et al. Data analysis and optimal specification of fuse model for fault study in power systems
KR101600124B1 (en) Method and apparatus for detrrmination of electrical welding circuit variables
JP2009219286A (en) Electric connection box, power supply interrupting method and program
JP5775399B2 (en) Damage evaluation method for lightning protection equipment, damage evaluation equipment for lightning protection equipment, damage evaluation method for transformers, damage evaluation equipment for transformers
Tanaka et al. Modeling of fuses for melting time and fusing current analysis
CN104302433A (en) Intelligent waveform selection for a welding system having particular electrical output characteristics
JP5953780B2 (en) Power system simulator, interface device
KR101449212B1 (en) Apparatus and method for modeling controller of CAN bus simulator
JP4321712B2 (en) Fuse blow time simulation circuit and simulation method
JP5158948B2 (en) Electrical junction box, power supply cutoff method, and program
KR101516259B1 (en) Apparatus and method for mesuring cable length
JP4360498B2 (en) Fuse blow time simulation circuit
WO2008116428A2 (en) Method of improvement of earth-fault protection reliability and applicable wiring diagram
Rowan et al. CSCM: Experimental and simulation results
JP2007195351A (en) Storage battery device
KR101980106B1 (en) Apparatus for thermal analysis of junction box and method thereof, computer program
JP5348747B2 (en) Electrical wiring analysis apparatus, electrical wiring analysis method, and program
JP2008008859A (en) Method and device for detecting deterioration of wire
US20230409794A1 (en) A method of evaluating circuit protection of a power network
Erbert Programmable Battery Management System
WO2022224320A1 (en) Information processing device, fuse selection method, and program

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20070806

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20091001

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20091014

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20091014

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121030

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent (=grant) or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121030

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131030

Year of fee payment: 4

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees